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PLC是一种根据生产过程顺序控制的要求，为了取代传统的“继电器-接触器”控制系统而发展起来的工业自动控制设备，它具备满足顺序控制要求的基本逻辑运算功能。随后，由于技术的不断进步与PLC应用范围的日益扩大，在顺序控制的基础上，又不断开发了可以满足各种工业控制要求的特殊控制功能。近年来，为了适应信息、网络技术的发展，PLC作为基本的工业控制设备，网络与通信功能已经成为PLC的重要技术指标之一。虽然各PLC的性能、价格有较大的区别，但其主要功能相近，它包括图1-2所示的几部分。

  图1-2 PLC的功能组成图

  ①条件控制功能 条件控制(或称逻辑控制或顺序控制)功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接，进行开关控制。

  ②定时/计数控制功能 定时/计数控制功能就是用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。

  ③步进控制功能 步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有道工序完成后，才能进行下道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。

  ④数据处理功能 数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。——现场总线连接一网络连接

  ⑤A/D与D/A转换功能A/D与D/A转换功能就是通过A/D、D/A模块完成对模拟量和数字量之间的转换。

  ⑥运动控制功能 运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。

  ⑦过程控制功能 过程控制功能是指通过PLC的PID控制指令实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环控制。

  ③扩展功能 扩展功能是指通过连接输入/输出扩展单元(即I/O扩展单元)模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力。

  ⑨远程I/O功能 远程I/O功能是指通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制，接收输入信号，传出输出信号。

  ⑩通信联网功能 通信联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位计算机的连接等，实现远程I/O控制或数据交换，以完成系统规模较大的复杂控制。

  ⑪监控功能 监控功能是指PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行;也可在线调整、修改控制程序中的定时器、计数器等设定值或强制I/O状态。

大型化PLC发展方向主要有以下几个方面：

     ① 功能不断加强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具有数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口、通信等功能。

         网络功能是PLC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PLC联网及不同厂家生产的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能轻易地实现。

     ② 应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，种类的接口模块还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。

        用于过程控制的PLC往往对存储器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一。采用软件、硬件相结合的方法，使得编程和接线都比过去用常规仪表控制要方便得多。

     ③ 性能不断提高：采用微处理器，提高处理速度，加快PLC的响应时间；为了扩大存储容量，许多公司已使用了磁泡存储器或硬盘；采用多处理器技术，以提；采用冗余热备用系统或三选二表决系统，以提高系统可靠性。

        为了进一步简化在控制领域的系统设计及编程，智能输入输出模块越来越多，如智能PID控制器、智能模拟量I/O模块、智能位置控制模块、语言处理模块、数控模块、智能通讯模块、计算模块等，这些模块的一个特点就是本身具有CPU，能立工作，它们与PLC主机并行操作，无论在速度、精度、适应性、可靠性各方面都对PLC进行了的补充。它们与PLC紧密结合，有助于克服PLC扫描工作方式的局限，完成PLC本身无法完成的许多功能。

        ④ 编程软件的多样化和化、标准化：采用多种编程语言，有面向顺序控制的步进顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言，后者是一种面向功能块的语言，能够表示过程中动态变量与信号的相互联结；还有与计算机兼容的语言，如BASIC、C及汇编语言；另外还有的语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的，CPU能直接执行AND、OR、XOR、NOT操作，这种语言执行速度很快，但不很直观。PLC也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享，还将不断发展自适应控制和系统。

        ⑤ 构成形式的分散化和集散化：PLC与I/O口分散，分散的每个I/O口输入输出点数可以少到十几个点，分散的单元可以是几十个或上百个，通信和网络功能逐步增强。作为CIMS、CIPS的分支不断发展，PLC本身也可分散，分散的PLC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可方便地联网，实现资源共享，加上功能强大的网络监控软件，就构成大型PLC控制网络系统。

S7-200系列PLC可支持多种通信协议，如点对点(Point-to-Point)协议(PPI)、多点协议(MPI)及PROFIBUS协议。这些协议的结构模型都是基于开放系统互联参考模型(OSI)的7层通信结构。PPI协议和MPI协议通过令牌环网实现，令牌环网遵守欧洲标准EN50170中的过程现场总线PROFIBUS标准。基于通信结构的“开放系统互联”(OSI)7层模型，这些协议用于令牌环网，该网络符合欧洲标准EN50170所定义的PROFIBUS标准。这些协议是异步、基于字符的协议，具有一个起始位、8个数据位、一个偶数校验位和一个停止位。通信帧包括:特殊的启动与停止字符、源站地址与目标站地址、帧长度以及数据完整性的检验。只要每个协议的波特率相同，可同时在一个网络上运行，不会相互干扰。

  除了上述3种协议外，通过S7-200的自由通信口和相关的网络通信指令，可以将S7-200CPU连接到ModBus网络和以太网络

  以太网也可用于具有扩充模块CP243-1和CP243-1IT的S7-200CPU。

  1.PPI协议

  PPI协议是一种主从设备协议:主设备给从属装置发送请求，从属装置进行响应。如图6-24所示。从属装置不发出信息，而是一直等到主设备发送请求或轮询时才做出响应。

  主设备与从属装置的通信通过PPI协议管理的共享连接来进行。PPI协议不限制与任何一个从属装置进行通信的主设备的数目，但网络上Zui多可安装32个主设备。

  如果在用户程序中使用PPI主设备模式，则S7-200 CPU在处于RUN模式时可用作主设备。使用PPI主设备模式之后，可使用网络读取或网络输入指令从其他S7-200读取数据或将数据输入其他S7-200。当S7-200用作PPI主设备时，它仍将作为从属装置对来自其他主设备的请求做出响应。

  PPIgaoji协议允许网络设备建立设备之间的逻辑连接。对于PPIgaoji协议，每台设备可提供的连接数目是有限的。

  所有S7-200 CPU均支持PPI协议和PPIgaoji协议，而PPIgaoji协议是EM 277模块所支持的唯一PPI协议。

  2.MPI协议

  MPI允许进行主设备与主设备以及主设备与从属装置之间的通信，如图6-25所示。为与S7-200 CPU进行通信，STEP7-Micro/WIN建立一个主设备与从属装置之间的连接。MPI协议不与用做主设备的S7-200CPU进行通信。

  网络设备通过任意两台设备之间的独立连接(由MPI协议进行管理)进行通信，设备之间的通信受限于S7-200CPU或EM277模块所支持的连接数目。S7-200CPU和EM277模块的连接数目见表6-3。

  3.PROFIBUS协议

  PROFIBUS协议针对用于具有分布式I/O设备(远程I/O)的高速通信，来自不同厂家的设备只要支持PROFIBUS均可使用。这些设备包括I/O模块、电动机控制器、PLC等。

  PROFIBUS网络的典型特点就是具有一个主设备和多个IVO从属装置,如图6-26所示,为主设备设置所连接的I/O从属装置的型号及地址。主设备将初始化网络，并验证网络上的从属装置是否与配置相符。主设备可将输出数据连续地写入从属装置，也可从中读出输入数据。

  当DP主设备成功地配置从属装置时，它就拥有了该从属装置。如果网络上存在第二个主设备，则它对属于第一个主设备的从属装置进行访问将受到一定的限制。

  4.TCP/IP协议

  S7-200通过使用以太网(CP243-1)或互联网(CP243-1IT)扩充模块可支持TCPIP以太网通信。以太网(CP243-1)和互联网(CP243-1IT)模块的连接数目见表6-4。

  5.仅使用S7-200设备的网络配置

  1)单台主设备PPI网络

  在对于简单的单台主设备网络,编程站和S7-200CPU既可以通过PPI多台主设备电缆

  连接，也可以通过安装在编程站中的通信处理器(CP)卡连接。

  在如图6-27(a)所示的网络中，编程站(STEP7-Micro/WIN)是网络主设备。在图6-27(b)所示的网络中，人机界面设备(HMI)(如TD200、TP或OP)是网络主设备。

  在上述两个网络例子中，S7-200CPU是对主设备的请求进行响应的从属装置。对于单台主设备PPI网络，需要设置STEP7-Micro/WIN以使用PPI协议。

  2)多台主设备PPI网络

  具有一个从属装置的多台主设备网络如图6-28所示。编程站(STEP7-MicroWIN)既可以使用CP卡，也可以使用PPI多台主设备电缆。STEP7-Micro/WIN和HMI设备共享网络。

  STEP 7-Micro/WIN和HMI设备是主设备，必须具有独立的网络地址。在使用PPI多台主设备电缆时，电缆是主设备:使用STEP 7-Micro/WIN所提供的网络地址，S7-200 CPU是从属装置。

  图6-29显示了一个PPI网络，它具有与多台从属装置进行通信的多台主设备。在这个网络中，STEP7-Micro/WIN和HMI可以对所有S7-200 CPU从属装置请求数据。STEP7-MicroWIN和HMI设备共享网络。

  所有设备(主设备和从属装置)均具有不同的网络地址。在使用PPI多台主设备电缆时，电缆是主设备，并使用STEP7-Micro/WIN所提供的网络地址，S7-200 CPU为从属装置。对于具有多台主设备和一台或多台从属装置的网络，设置STEP7-Micro/WIN以使用PPI协议，如果可用，勾选“多台主设备网络”和“PPIgaoji协议”复选框。如果正在使用PPI多台主设备电缆，则“多台主设备网络”和“PPIgaoji协议”复选框均将忽略。

  3)复杂PPI网络图

  对等通信网络如图6-30所示，该网络使用了具有对等通信的多台主设备。STEP7-Micro/WIN和HMI设备通过网络对S7-200CPU进行读写，S7-200 CPU使用网络读取和网络写入指令互相读写，即进行对等通信。

  一个复杂PPI网络的示例HMI设备与对等通信如图6-31所示。该网络使用了具有对等通信的多台主设备。在这个网络中，每个HMI监控一个S7-200 CPU。S7-200 CPU使用NETR和NETW指令互相读写(对等通信)。

  对于复杂PPI网络，设置STEP 7-Micro/WIN以使用PPI协议，如果可用，勾选“多台主设备网络”和“PPIgaoji协议”复选框。如果正在使用PPI多台主设备电缆，则“多台主设备网络”和“PPIgaoji协议”复选框均将忽略。